Physical Layer

Sebelum kita membahas lebih jauh tentang Physiqal Layer. Alangkah lebih baik apabila kita mengetahui pengertian dari protokol dan masing–masing layer dalam protokol, dan kita mengetahui apa itu protokol dalam sebuah jaringan komputer. Protokol adalah aturan atau standar yang mengatur atau mengijinkan terjadinya hubungan komunikasi dan perpindahan data antara dua atau lebih titik protokol pada komputer. Protokol dapat diterapkan pada perangkat keras, perangkat lunak atau kombinasi dari keduanya. Pada tingkatan yang terendah, protokol mendefinisikan koneksi perangkat keras. Prinsip dalam membuat protokol ada tiga hal yang harus dipertimbangkan, yaitu efektivitas, kehandalan, dan kemampuan dalam kondsisi gagal network. Protokol sendiri di standarisasi oleh IEFT, ETSI, ITU, dan ANSI. Tugas yang biasanya dilakukan oleh sebuah protokol dalam sebuah jaringan diantaranya adalah :

Melakukan deteksi adanya koneksi fisik atau ada tidaknya komputer
Melakukan metode “jabat-tangan” (Handshaking)
Negosiasi berbagai macam karakteristik hubungan
Bagaimana mengawali dan mengakhiri suatu pesan
Bagaimana format pesan yang digunakan
Yang harus dilakukan saat terjadi kerusakan pesan atau pesan tidak sempurna tersampaikan
Mendeteksi rugi-rugi pada hubungan jaringan dan langkah-langkah yang dilakukan
Mengakhiri suatu koneksi atau hubungan

Model OSI Layer

Sejarah singkat model OSI yaitu pada masa era 70-an, banyak perusahaan sotware maupun hardware yang membuat System Network Architecture (SNA). Yang antara lain IBM, Digital, Sperry, Burough, dsb. Tentunya masing-masing perusahaan tersebut membuat aturan-aturan sendiri yang satu sma lain tidak sama, misalkan IBM mengembangkan SNA yang hanya memenuhi kebutuhan komputer-komputer IBM. Dari sini kemudian timbul masalah, misalkan jaringan komputer menggunakan SNA produk IBM ingin dihubungkan dengan SNA produk Digital tentunya tidak bisa, hal ini disebabkan protocol atau standarisasinya berbeda / tidak sama.

Analoginya, misalkan anda berbicaradengan bahasa JAWA, tentunya akan dimengerti pula dengan orang yang mengerti bahasa JAWA, misalkan anda berbicara dengan bahasa SUNDA, apakah bahasa SUNDA bisa dimengerti oleh orang yang berbahasa JAWA, tentu tidak. Masalah ini bisa diselesaikan jika menggunakan bahasa yang sudah distandarisasi yaitu “BAHASA INDONESIA”.

Pengertian model OSI (Open system Interconnection) adalah suatu model konseptual yang terdiri atas tujuh layar, yang masing-masing layer tersebut mempunyai fungsi-fungsi yang berbeda. OSI dikembangkan oleh badan Internasional yaitu ISO (International Organization for Standaritation) pada tahun 1977. Model ini juga dikenal dengan model tujuh lapis OSI (OSI seven layer model) . Model OSI layer dapat dilihat pada gambar dibawah ini

7. Application Layer

Lapisan atas dari model OSI ini berurusan dengan persoalan aplikasi dan pada umumnya diimplementasikan ke software. Lapisan Aplikasi adalah lapisan tertinggi dan merupakan lapisan penutup sebelum ke pengguna (user), keduanya baik pengguna dan aplikasi saling berinteraksi proses dengan software aplikasi yang berisi sebuah komponen komunikasi.

Layer ini adalah layer yang paling cerdas, “gateway” berada pada layer ini. Gateway melakukan pekerjaan seperti sebuah router. Tetapi terdapat perbedaan diantara mereka. Dan juga layer aplikasi berfungsi sebagai penghubung utama antara aplikasi yang berjalan pada satu computer dan resources network yang membutuhkan akses padanya. Layer aplikasi adalah layer dimana user akan beroperasipadanya, protokol seperti FTP, telnet, SMTP, HTTP, POP3.

Dimana diatas telah disinggung bahwa ada perbedaan Routers dan Gateways di layer Aplikasi :

Gateways berada pada layer aplikasi, sedangkan routers aktif berada pada layer 3 yaitu Network dan Transport, hal ini berarti suatu routers lebih cepat daripada gateways, karena protokol pada gateways harus melalui Session layer, Presentation Layer, dan Application untuk di route.

6. Presentation Layer

Layer presentation pada model OSI hanya melakukan suatu fungsi tunggal yaitu “Translasi dari berbagai tipe pada syntax system”. Sebgai contoh, suatu koneksi antara PC dan mainframe membutuhkan konversi dari EBCDIC character-encoding format ke ASCII dan banyak faktor yang perlu dipertimbangkan. Kompresi data ditangani oleh layer ini. Layer ini mempunyai tugas untuk menterjemahkan data yang dikirim maupun yang diterima agar bisa ditampilkan di layer aplikasi. Misalkan komputer mainframe IBM yang menggunakan pengkodean EBCDIC ingin mentransfer data ke computer PC yang menggunakan pengkodean ASCII, maka layer ini akan menterjemahkan kode EBCDIC tadi agar bisa terbaca dengan kode ASCII. Teknik yang paling umum adalah dengan cara mengubah semua kode data tersebut menjadi kode standar yng bisa dimengerti oleh keduanya. Kode standar yang digunakan pada protokol OSI adalah “Abstract Syntax Representation” (ASN) sedangkan dalam protokol TCP/IP menggunakan kode standar “External Data Representation“ (XDR), yang digunakan dalam Network File System (NFS).

5. Session Layer

Layer session, sesuai dengan namanya sering disalah artikan sebagai prosedurlogon pada network dan berkaitan dengn kemanan. Layer ini menyediakan layanan kedua layer diatasnya, melakukan koordinasi komunikasi antara entiti layer yang diwakilinya. Salah satu contoh pada protokol ini adalah NETBIOS, suatu session interface dan protokol, dikembangkan oleh IBM, yang menyediakan layanan ke layer presesntation dan layer application. Lapisan ini mempunyai tugas yaitu untuk mengendalikan bagaimana pola komunikasi antar node. Komunikasi antar node biasanya terbagi menjadi 3 macam:

Simplex, suato node yang berfungsi sebagai pengirim saja dan node yang lain hanya berfungsi sebagai penerima saja.
Half Duplex, sistem ini mirip seperti jika kita berkomunikasi dengan HT. jadi beberapa node bisa saling mengirim atau menerima data dalam waktu yang bergantian
Full Duplex, semua node dapat saling bertukar informasi pada waktu bersamaan.

Layer Session melakukan proses komunikasi, biasanya terbagi menjadi 3 fase:

Pembentukan hubungan. Disini node membentuk suatu kontak dengan node yang lain. Mereka kemudian menyepakati aturan-aturan komunikasi, termasuk protokol apa saja yang digunakan dan menentukan parameter komunikasi yang akan dipakai komunikasi nantinya
Pemindahan data. Disini node-node tersebut saling melakukan proses pertukaran data.

Pemutusan hubungan. Jika proses komunikasi sudah selesai dilakukan, maka pada bagian ini akan dilakukan pemutusan komunikasi

Dalam proses komunikasi tersebut juga ditentukan apakah komunikasi menggunakan cara connectionless atau connection oriented. Connectionless adalah proses pengiriman data tanpa disertai tanggung jawab jika terjadi kesalahan data. Artinya jika dalam sebuah pengiriman ternyata terjadi kesalahan maka data tersebut tidak akan dikirim ulang. Sedangkan connection oriented adalah kebalikan dari connectionless. Metode ini kalau dalam protokol TCP/IP biasanya digunakan untuk komunikasi TCP (Transfer Control Protokol)

4. Transport Layer

Pada layer ini menggunakan protokol seperti UDP, TCP dan SPX (Sequence Packet eXchange, yang satu ini digunakan oleh NetWare, tetapi khusus untuk koneksi berorientasi IPX) . Layer transport adalah pusat dari mode-OSI. Layer ini menyediakan transfer yang Reliable dan transparan antara kedua titik akhir, layer ini juga menyediakan multiplexing, kendali aliran dan pemeriksaan error serta memperbaikinya. Tugas utama layer ini adalah memecah sebuah data yang berukuran besar menjadi beberapa buah fragmen-fragmen kecil agar bisa ditransmisikan dengan mudah.

Mengapa sebuah data dipecah-pecah menjadi fragmen-fragmen :

Jika suatu data dikirimkan dalam jumlah besar, maka data tersebut kemungkinan nantinya di monopoli media transmisi, sehingga data yang lain tidak bisa memakai media tersebut sampai data tadi selesai ditransmisikan, misal data yang dikirimkan berjumlah 100 kb, dan ketika ditransmisikan terjadi kesalahan maka data tersebut harus dikirim ulang dengan jumlah 100 kb. Misal data 100 kb tadi dipecah-pecah per 1 kb. Kemudian terjadi error dalam pengiriman data dengan jumlah 1 kb, maka data yang ditransmisikan ulang sebesar 1 kb.

3. Network Layer

Tugas dari layer ini adalah menyediakan fungsi routing sehingga paket dapat dikirim keluar dari segment network local ke suatu tujuan yang berada pada suatu network lain. Contoh : IP, Internet Protocol, Router, digunakan untuk tugas ini. Protokol lainnya seperti IPX (Internet Packet eXchange. Beberapa fungsi yang dilakukan oleh Netwrok Layer adalah :

Membagi aliran data biner ke paket diskrit dengan panjang tertentu
Mendeteksi kesalahan (error)
Memperbaiki kesalahan (error) dengan mengirim ulang paket yang rusak
Mengendalikan aliran

Kadangkala sebuah jaringan tidak hanya terdiri dari jaringan local saja, bahkan dalam sebuah jaringan bisa terdiri dari beberapa segment. Jaringan yang terdiri dari segment-segment tersebut biasannya disebut Internetwork. Jika terkoneksi dengan internetwork, maka tentunya harus ditambahkan sebuah mekanisme yang dapat mempercepat transmisi data antar node. Untuk mengirimkan pesan (message) pada suatu internetwork, tiap-tiap jaringan harus mempunyai cara yang unik, yaitu dengan cara mengidentifikasi address jaringan tersebut. Ketika sebuah pesan akan ditransmisikan, maka layer ini akan menambahkan sebuah header yang berisi alamat asal (source address). Kombinasi dari data tersebutbiasannya dinamakan paket. Informasi alamat tujuan tersebut digunakan untuk mengirimkan pesan tadi ke alamat suatu jaringan. Setelah pesan sampai pada jaringan yang ditujun dengan benar, maka selanjutnya data link akan mentransmisikan pesan tersebut ke alamat node tujuannya.

Proses meneruskan sebuah paket ke alamat suatu jaringan disebut Routing, sedangkan hardware yang melakukan proses routing dinamakan Routers. Pada sebuah jaringan biasanya terdiri dari 2 tipe node :

End System
Intermediate System

End system digunakan untuk menyediakan pelayanan kepada user. System ini digunakan untuk menambahkan informaialamat jaringan pada paket yang ditransmisikan, tetapi End system ini tidak melakukan proses routing. End System ini biasanya dilakukan di TCP/IP disebut Host. Berbeda dengan End system, tipe intermediate system menyediakan fasilitas untuk routing hal ini dikarenakan routing itu sendiri mempunyai cara kerja yang kompleks, sehingga tidak didesain untuk menyediakan pelayanan kepada End user. Istilah Intermediate system biasanya kalau di TCP/IP disebut gateway. Sebuah routers bisa juga dioperasikan untuk mengkoneksikan jaringan yang mempunyai format fisik dan logic yang berbeda. Contoh : jaringan yang menggunakan Ethernet bisa dihubungkan dengan jaringan yang menggunakan Token Ring.

2. Data Link Layer

Pada layer ini bertugas menyediakan sarana komunikasi dari node ke node dalam jaringan local. Ketika layer data link menerima pesan yang akan ditransmisikan, maka layer ini akan mengubah pesan tersebut menjadi unit-unit yang lebih kecil dan biasanya disebut Frame (sering disebut Paket)

Dibawah ini adalah struktur dari Frame

Flag

Address

Control

Information

FCS

Flag

Flag tersebut sebagai bit Start kemudian bit tersebut dikirim ke alamat tujuan, setelah itu diolah bit-bit tersebut menjadi sinyal informasi, untuk mendeteksi kesalahan digunakan FCS (Frame Check Sequence) agar proses pengiriman tidak terjadi error, setelah selesai maka stop. Adapun beberapa format frame antara lain adalah format frame Ethernet II, IEEE 802.3 (IEEE Ethernet), IEEE 802.5 (IEEE Token Ring), X-25, dan sebagainya.

Mekanisme pengalamatan yang disediakan pada layer ini adalah salah satunya adalah pengalamatan fisik pada network adapternya. Pada masing-masing network adapter biasanya disediakan sebuah ID atau sering disebut MAC (Medium Access Control). Jika sebuah frame akan ditransmisikan, maka frame tersebut dilengkapi dengan address pengirim dan address penerima. Selain mekanisme pengalamatan, layer ini juga dilengkapi dengan check error data ytang biasa disebut FCS (Frame Check Sequence). Metode yang umum digunakan untuk check error data biasanya menggunakan metode Cylic Redudance Checksum (CRC).

1. Physiqal Layer

Ini merupakan Layer yang paling sederhana, berkaitan dengan elektrikal dan optikal koneksi antar peralatan. Data biner dikodekan dalam bentuk yang dapat ditransmisi melalui media jaringan, sebagai contoh : kabel, transceiver, dan konektor yang berkaitan dengan Layer physiqal. Peralatan lain seperti repeater, hub, dan network card berada pada layer ini.

Layer physiqal mempunyai tugas untuk mentransmiskan serangkaian bit (binary digit) yang merupakan kombinasi dari angka 0 dan 1 melalui media transmisi. Media transmisi disini adalah bisa berupa kabel, gelombang microwave, infra red, fiber optic, dan perangkat-perangkat keras yang lainnya. Layer ini hanya digunakan sebagai penyedia jalur transmisi secara detail, tetapi hanya mendefinisikan bagaimana bit-bit dikodekan menjadi sinyal-sinyal yang yang ditransmisikan.

TCP/IP

TCP/IP dikembangkan sebelum model OSI ada. Namun demikian lapisan-lapisan pada TCP/IP tidaklah cocok seluruhnya dengan lapisan-lapisan OSI. Protokol TCP/IP hanya dibuat atas lima lapisan saja: physical, data link, network, transport dan application. Cuma hanya lapisan aplikasi pada TCP/IP mencakupi tiga lapisan OSI teratas. TCP/IP adalah Satu set protokol standar yang digunakan untuk menghubungkan jaringan komputer dan mengalamati lalu lintas dalam jaringan.

Tujuan utama model TCP/IP adalah bagaimana menciptakan suatu sistem yang mampu menghubungkan jaringan-jaringan komputer secara bersama-sama tanpa melihat adanya perbedaan. TCP/IP terdiri dari sub-protokol, yang beroperasi pada lapisan (layer) yang berbeda. Lapisan-lapisan tersebut terdiri atas : Physiqal Layer, Network Access Layer , Internet Layer, Transport Layer dan Application Layer.

5. Application Layer

Protokol pada layer aplikasi TCP/IP menyediakan servis-servis bagi software-software yang berjalan pada komputer. Layer aplikasi tidak menyediakan software itu sendiri tapi hanya menyediakan servis-servis yang bisa dimanfaatkan oleh software yang berjalan pada komputer kita. Layer ini berisi bermacam-macam protocol tingkat tinggi, seperti TELNET, FTP dan SMTP, DNS, NNTP dan HTTP.

4. Transport Layer / TCP

Dirancang untuk memungkinkan entity per entity pada host sumber dan host tujuan untuk melakukan percakapan, sama halnya pada transport layer OSI. Layer ini melibatkan dua sub protokol, yaitu TCP (Transmission Control Protocol) dan UDP (User Datagram Protocol). TCP merupakan protokol reliable connection oriented yang mengijinkan sebuah aliran byte yang berasal dari suatu mesin (komputer) untuk dikirimkan tanpa error kesebuah mesin yang ada diinternet serta mengatur kecepatan proporsional pentransmisian data. UDP digunakan secara meluas pada jenis transmisi yang mengutamakan pengiriman cepat dibanding pengiriman akurat. (pengiriman percakapan atau video).

3. Internet Layer / IP

Tugas dari layer ini adalah untuk mengijinkan host mengirimkan paket ke network dan memungkinkan paket-paket itu berjalan sendiri-sendiri ke tempat tujuannya. Analogi dari sistem ini adalah Surat Pos. contoh: Menyediakan fungsi IP addressing, routing dan penentuan path terbaik. Protokol yang berada di lapisan ini : IP (Internet Protokol), ICMP (Internet Control Message Protocol), IGMP (Internet Group Management Protocol).

2. Network Layer

Mendefinisikan protokol dan hardware yang digunakan untuk pengiriman data misalnya cabling, pemberian header dan trailer sehingga data bisa melewati tipe-tipe network yang berbeda topologi, mentransmisi data yang berupa bits ke jaringan, dsb. Protokol pada layer ini antara lain Ethernet pada jaringan LAN atau PPP pada WAN, juga termasuk Frame Relay.

1. Physiqal Layer

Physical layer mendefinisikan karakteristik yang dibutuhkan hardware untuk membawa sinyal data transmisi. Hal hal seperti level tegangan, nomor dan lokasi pin interface, didefinisikan pada layer ini.

Perbedaan OSI Layer dengan TCP/IP

TCP/IP menggabungkan presentation dan session layers kedalam application layers.
TCP/IP menggabungkan Network Access dengan Physical untuk LAN (Local Area Network)
TCP/IP Protocol adalah standar dalam pengembangan internet.
Memiliki application layer yang sama dengan layanan berbeda
OSI layer memiliki 7 buah layer, dan TCP/IP hanya memiliki 5 Layer
Layer teratas pada OSI layer, yaitu application, presentation, dan session direpresentasikan kedalam 1 lapisan Layer TCP/IP, yaitu layer application.
Layer Network pada OSI Layer direpresentasikan sebagai Layer Internet pada TCP/IP Layer, namun fungsi keduanya masih tetap sama.

TCP/IP layer merupakan “Protocol Spesific”, sedangkan OSI Layer adalah “Protokol Independen”

Persamaan OSI Layer dengan TCP/IP

Memiliki transport dengan fungsi yang sama.
Sama-sama menggunakan teknologi paket switching
Dua-duanya punya transport dan network layer yang dapat dibandingkan

Dua-duanya menggunakan teknologi packet-switching, bukan circuit-switching(Teknologi Circuit-Switching digunakan pada analog telephone).

Encasulapsi & Decasulapsi

Encapsulasi adalah sebuah proses menambahkan header dan trailer atau melakukan pemaketan pada sebuah data. Dengan enkapsulasi data menjadi memiliki identitas. Enkapsulasi terjadi ketika sebuah protokol yang berada pada lapisan yang lebih rendah menerima data dari protokol yang berada pada lapisan yang lebih tinggi dan meletakkan data ke format data yang dipahami oleh protokol tersebut. Dalam OSI Reference Model, proses enkapsulasi yang terjadi pada lapisan terendah umumnya disebut sebagai “framing”. Beberapa jenis enkapsulasi lainnya antara lain :

Frame Ethernet yang melakukan enkapsulasi terhadap datagram yang dibentuk oleh Internet Protocol (IP), yang dalam datagram tersebut juga melakukan encapsulasi terhadap paket data yang dibuat oleh protokol TCP atau UDP. Data yang dienkapsulasi oleh protokol TCP atau UDP tersebut sendiri merupakan data actual yang ditransmisikan melalui jaringan.
Frame Ethernet yang di enkasulapsi ke dalam bentuk frame Asynchronous Transfer Mode (ATM) agar dapat ditransmisikan melalui backbone ATM.
Lapisan data link dalam model referensi OSI merupakan lapisan yang bertanggung jawab dalam melakukan enkasulapsi atau framing data sebelum dapat ditransmisikan diatas media jaringan (kabel, radio, atau cahaya). Dalam teknologi jaringan Lokal Area Network (LAN), hali ini dilakukan oleh CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) untuk jaringan Ethernet, Token-Passing untuk jaringan Token Ring.

Sedangkan Dekapsulasi adalah kebalikan dari Encasulapsi yaitu Proses pemisahan header IP terluar pada paket yang datang, sehingga datagram yang ditumpangkan itu dapat diakses dan dapat dikirimkan ke tujuan yang sebenarnya.